プリオンなどの構造多形と機能発現システムの再構築

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 19058002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田口 英樹 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (40272710)
• Keywords: タンパク質 / シャペロン / フォールディング / シャペロニン / 凝集体 / プリオン / アミロイド / GroEL

Research Abstract

(1) プリオンを含むタンパク質の構造多形の生物学的意義の解明
タンパク質の中には本来の立体構造以外にアミロイドやプリオンのような分子間βシートよりなる秩序をもった凝集状態に構造変換するものがあることがわかってきた。中でも、プリオンはタンパク質の異常構造が増殖しつつ伝播していくことが知られているが、その形成機構や細胞内での動態などについてほとんどわかっていない。20年度は、酵母プリオンをモデルとして、酵母プリオンSup35タンパク質の細胞内での動態を調べる新しい方法を確立して、プリオン伝播に関する知見を得た。
(2) 構成的アプローチによるタンパク質機能発現システムの再構築
タンパク質が機能を発現するには、ポリペプチドが合成されたあとにフォールディングする必要がある。従来のフォールディング研究は、精製したタンパク質を尿素などの変性剤で変性させてからフォールディングするプロセスを調べてきたが、リボソームでの翻訳というベクトルをもったタンパク質合成時のフォールディングに適用できるかどうかは定かではない。そこで、本研究では、必須因子のみから構成された無細胞タンパク質合成系(PUREシステム)を基盤技術として、翻訳に共役したタンパク質フォールディングを調べている。前年度まではシャペロンを含まない条件にて大腸菌の全蛋白質を発現させ、その凝集のなりやすさを評価し、タンパク質の凝集に関する新知見を得た。20年度は、大腸菌の主要シャペロン(GroEL系、DnaK系、Trigger Factor)を加えたPUREシステムにて凝集しやすいタンパク質を合成して、どのタンパク質にどのシャペロンが効果があるのかを調べた。

Research Products

• [Journal Article] Diffuse oligomer-based transmission of yeast prions. (Review) (2010)
  • Author(s): Taguchi, H., Kawai-Noma, S.
  • Journal Title: FEBS J. ((印刷中)掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cryo-EM structure of the native GroEL-GroES complex from Thermus thermop hilus encapsulating substrate inside the cavity. (2009)
  • Author(s): Kanno, R., Koike-Takeshita, A., Yokoyama, K., Taguchi, H., Mitsuoka, K
  • Journal Title: Structure 17 Pages: 287-293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bimodal protein solubility distribution revealed by an aggregation analysis of the entire ensemble of Escherichia coli proteins (2009)
  • Author(s): Niwa, T., Ying, B.-W., Saito, K., Jin, W.Z., Takada, S., Ueda, T.Taguchi, H.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 106 Pages: 4201-4206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A tubular biocontainer : Metal ion-induced 1D assembly of a molecularly engineered chaperonin (2009)
  • Author(s): Biswas, S., Kinbara, K., Oya, N., Ishii, N., Taguchi, H., Aida, T.
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 131 Pages: 7556-7557
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single mother-daughter pair analysis to analyze the diffusion properties of yeast prion Sup35 in guanidine-HCl treated [PSI+] cells (2009)
  • Author(s): Kawai-Noma, S., Pack, C-G., Tsuji, T., Kinjo, M., Taguchi, H.
  • Journal Title: Genes to Cells 14 Pages: 1045-1054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] D-loop of actin differently regulates the motor function of myosins II And V (2009)
  • Author(s): Kubota, H., Mikhailenko, S.V., Okabe, H., Taguchi, H., Ishiwata, S.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 35251-35258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シャペロニン・基質複合体の分子構造 (2009)
  • Author(s): 光岡薫、小池あゆみ、田口英樹
  • Journal Title: 生物物理学会誌 49 Pages: 296-297
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大腸菌全蛋白質の凝集体解析 (2009)
  • Author(s): 丹羽達也、上田卓也、田口英樹
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素(共立出版) 54 Pages: 1870-1875
• [Journal Article] Single molecule imaging of full protein synthesis by immobilized ribosomes. (2008)
  • Author(s): Uemura, S., Iizuka, R., Ueno, T., Shimizu, Y., Taguchi, H., Ueda, T., Puglisi, J., Funatsu, T.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research 36 Pages: e70
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Revisiting the GroEL-GroES reaction cycle via the symmetrical intermediate implied by novel aspects of the GroEL (D398A) mutant. (2008)
  • Author(s): Koike-Takeshita, A., Yoshida, M., Taguchi, H.
  • Journal Title: □J.Biol.Chem. 283 Pages: 23774-23781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetic analysis of conformational changes of GroEL based on the fluorescence of tyrosine 506 (2008)
  • Author(s): Hosono, K., Ueno, T., Taguchi, H., Motojima, F., Zako, T., Yoshida, M., Funatsu, T.
  • Journal Title: Protein J. 27 Pages: 461-468
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Bimodal protein solubility distribution revealed by an aggregation analysis of the entire ensemble of Escherichia coli proteins (2009)
  • Author(s): 田口英樹
  • Organizer: EMBO Conference "The Biology of Molecular Chaperones"
  • Place of Presentation: ドブロブニク(クロアチア)
  • Year and Date: 2009-05-24
• [Presentation] Mechanism of yeast prion propagation revealed by direct observation of prion protein dynamics (2009)
  • Author(s): 田口英樹
  • Organizer: International Conference "Protein Folding and Neurodegenerative Diseases"
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-04-06
• [Presentation] Direct observation of yeast prion dynamics in single-living cells (2008)
  • Author(s): 田口英樹
  • Organizer: 2nd Pacific Rim International Conference on Protein Science
  • Place of Presentation: ケアンズ(オーストラリア)
  • Year and Date: 2008-06-24
• [Presentation] Direct observation of yeast prion Sup35 dynamics in single-living cells (2008)
  • Author(s): 田口英樹
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory meeting on Molecular Chaperones and Stress Responses
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor(米国)
  • Year and Date: 2008-05-02
• [Remarks] eSOL:大腸菌全タンパク質の凝集率のデータベース
  • URL: http://tp-esol.genes.nig.ac.jp/